碳点的性质及其在生物传感器领域的应用

碳点(carbon dots,CDs)作为一种具有优良生物相容性、低毒性和表面功能可调的新型碳基纳米材料,在生物传感领域具有极大的应用潜力.本文对碳点的生物效应、发光性质及其发光机理进行了简述,并根据传感机制的不同,将CDs在生物传感领域的应用分为荧光(fluorescence,FL)传感器、电致发光(electrochemiluminescence,ECL)传感器以及化学发光(chemiluminescence,CL)传感器三类进行综述.最后分析了CDs目前在生物传感器领域应用中存在的问题,并对其发展进行了展望.     

几种常见纳米材料构建的光学传感体系在生化分析中的应用

近年来生物传感新体系的出现,极大地推动了生物医学、分析、环境等研究领域的发展.由于纳米材料具有一些独特的理化性质,常作为载体材料、信号分子等被广泛应用于构建光学生物传感体系.主要介绍了基于金纳米粒子、石墨烯、碳纳米管、量子点、硅纳米粒子几种常见纳米材料构建的光学传感体系及其在生化分析中的应用.分析讨论了这些体系的原理和实际应用,并展望了其研究和应用前景.     

纳米等离子体生物传感及成像

贵金属纳米材料具有显著的局域表面等离子体共振（LSPR）效应,可有效地将共振光子限域在金属表面.随着多种形貌贵金属纳米材料的可控合成及其功能化表面化学技术的日臻成熟,贵金属纳米材料已被广泛应用于生物标记、传感成像、分析分离及生物医学领域.从贵金属纳米等离子体材料的性质出发,综述局域表面等离子体共振材料在传感及细胞成像中的最新进展,并对基于局域表面等离子体共振材料的纳米光子学传感器未来发展前景做出展望.     

荧光金属纳米簇的合成及其在生物医学中的应用研究进展

金属纳米簇作为一种新型的荧光纳米材料,展现出良好的生物相容性和优良的物化性质,近年来受到各个领域的关注,尤其在生物医学领域得到了广泛的应用。该文在介绍多种金属纳米簇的合成方法和光学性质的基础上,综述了金属纳米簇在生物传感、生物成像和肿瘤治疗等领域的应用研究进展,并对其面临的挑战和应用前景进行了展望。     

碳纳米管在生物化学传感及生物传输方面的应用

碳纳米管作为一种新型一维纳米材料具有独特的结构和性质,在生物传感、生物标记及生物传榆等研究中显示了巨大的潜力.碳纳米管在化学、生物及医药方面的研究应用具有重要的理论意义及实际意义.重点综述了碳纳米管在生物化学传感和生物传榆中的研究应用进展,并展望了其发展趋势和应用前景.     

手性纳米材料: 生物成像、 生物传感与治疗

手性无机纳米结构不仅形貌和结构可调控、 易于表面功能化修饰, 而且光学性质独特, 在生物领域的应用上展现了很大的优异性. 本文综述了近年来手性纳米技术在生物医学领域的研究进展, 重点介绍了手性金属和手性半导体纳米结构的合成策略、 圆二色效应、 光手性机制及在生物成像、 生物传感、 肿瘤以及神经退行性疾病等医学领域的应用. 手性纳米材料的研究丰富了生物化学的纳米技术手段, 促进了肿瘤等重大疾病诊断与治疗技术的进步, 推动了手性在生命科学中的发展, 鼓励了研究者对这一新兴领域的持续探索与挑战.     

基于功能纳米材料的灵敏生物传感策略

21世纪的第一个十年被称为＂传感的十载＂.功能纳米材料为灵敏的生物传感器件（包括光学和电生物传感）的制备提供了优秀的平台.这方面的大多数工作主要聚焦于不同纳米材料的生物功能化,例如金属纳米粒子、半导体纳米粒子和碳纳米粒子,功能化方式包括物理吸附、静电结合、特异性识别或共价键合.这些生物功能化纳米材料可以用作催化剂、电导体、光发射剂、载体或示踪剂,以获取被放大的检测信号、稳定的识别探针或生物传感界面.设计的信号放大策略已经极大地促进了不同领域中稳定、特异、具有选择性和灵敏的生物传感器的发展.本文介绍了基于功能纳米材料的一些生物传感新原理和检测新策略,也讨论了纳米材料的生物功能化方法和生物传感在蛋白质的免疫分析、DNA检测、糖分析和细胞传感中的应用.     

纳米材料在电化学生物传感器中的应用

纳米材料因其具有独特的性质,被广泛应用于研制和发展具有超高灵敏度、超高选择性的电化学生物传感器.本文总结了纳米材料在电化学生物传感系统中的主要功能,介绍了近年来国内外基于纳米材料构建的电化学生物传感器的研究进展,并对该领域的发展前景做出了展望.     

功能化金属-有机框架材料在肿瘤治疗中的研究进展

恶性肿瘤由于其易转移、复发等特点，已经严重危害到人类的生命健康.近年来，研究人员设计了大量纳米药物载体，将抗肿瘤药物安全有效地运载到肿瘤，有效地提高了药效并降低了毒副作用.金属有机框架材料（metal-organic frameworks，MOFs）是一类有序、多孔的晶态材料，具有比表面积大、结构可设计性强、易生物降解等独特优势，已经被广泛应用于气体吸附与分离、催化、药物传递、生物大分子固载以及肿瘤治疗等方面.目前，基于MOFs的生物医用研究主要集中在MOF材料的可控合成，表面修饰，基于MOF独特理化性质发展的多模式成像技术以及肿瘤靶向的药物运载技术等几个方面.主要介绍了基于MOFs构建的生物功能化材料在肿瘤治疗中的应用，并对其在生物医学领域的应用进行了展望.     

基于金属纳米簇的荧光传感平台的最新研究进展

荧光纳米生物传感平台由于具有灵敏度高、选择性好、操作简单、成本低、实时监测等特点,吸引了广泛的关注。近年来,随着纳米技术的飞速发展,具有纳米结构的材料(纳米材料)在生物传感领域显示出独特的优势。与传统材料相比,纳米材料显示出独特的物化性质,如光学、电学、机械、催化和磁性等。金属(如Au、Ag、Cu及其合金)纳米簇(MNCs)是纳米科学和纳米技术领域中一种新颖的多功能纳米材料,其通常由几个到几十个金属原子组成,其核的尺寸通常小于2 nm。由于其发光能力强、易于合成和进行表面功能化、生物相容性好、尺寸超小、毒性低等优点,金属纳米簇在能源催化、医学诊断、电子器件、生物传感等领域得到了广泛的应用。此外,金属纳米簇的荧光性能极佳(如大的斯托克斯位移、可调节的荧光、高的光学稳定性和荧光量子产率等),因此被作为荧光纳米探针广泛应用于生物传感领域。该综述介绍了近年来基于不同构建机制的金属纳米簇基的传感平台的研究进展,及其在检测离子、生物分子、pH和温度传感等方面的应用。相信该综述能为从不同传感机理构建更具前景的生物传感器提供一些新见解和理论指导。     

单原子纳米酶在生物医学中的应用

新近发展的单原子纳米酶(SAzymes),兼具纳米材料与酶的特性,可以精确模仿天然酶结构,在生物传感、疾病治疗等领域有着广泛的应用。SAzymes具有均匀分散的单原子结构和良好的配位环境,表现出显著的催化活性和稳定性。本文综述了近年来SAzymes在生物医学领域的应用,包括生物传感、肿瘤治疗、抗菌和抗氧化,并展望了SAzymes未来的发展,为合理设计多功能SAzymes提供了可行策略。     

生物传感型核壳纳米颗粒的制备与应用

近年来纳米材料在各领域已受到人们越来越广泛的关注,尤其是核壳型纳米颗粒的制备技术在不断更新发展,在生物传感器方面有着巨大的应用前景.本文重点介绍了生物传感型核壳颗粒的工作原理、制备方法及其在电化学生物传感器、光学生物传感器以及压电晶体生物传感器上的最新应用进展.     

贵金属基纳米酶的研究进展

贵金属纳米材料在纳米尺度具有独特的光学、 电学性质及优异的催化性能, 是一类重要的功能纳米材料. 基于贵金属材料的纳米酶研究是贵金属纳米材料在生物医学领域的一个前沿研究方向. 贵金属基纳米酶具有特殊的光学性质、 较好的化学稳定性、 可调控的类酶活性及良好的生物相容性, 是目前纳米生物医学领域的热点研究材料. 本文总结了贵金属基纳米酶的活性种类、 活性机理、 活性调控以及在生物医学等领域的潜在应用.     

多功能金属石墨纳米囊的生物医学应用进展

多功能金属石墨纳米囊由于其良好的稳定性和独特的理化性质, 在生物医学领域受到了广泛关注. 利用石墨烯外壳独特的拉曼散射特征峰作为拉曼标签或者内标, 结合等离子体纳米核优异的表面增强拉曼散射(SERS)和双光子发光(TPL)性能, 可实现SERS生物分析以及肿瘤细胞或组织的Raman/TPL双模成像. 利用表面积大的石墨烯外壳作为药物负载平台, 结合等离子体纳米核的近红外光吸收能力, 可实现光介导的病原菌杀灭以及肿瘤细胞或实体瘤的热疗与化疗的协同治疗. 此外, 利用石墨烯外壳优异的荧光猝灭性能, 还实现了生物分子的荧光检测; 利用磁性纳米核独特的磁学性能, 可实现生物样品的分离和富集、 细菌的原位磁共振成像检测以及磁靶向胃部口服药物的递送. 本综述首先介绍了金属石墨纳米囊的制备、 分类和性质, 然后概述了它们在生物检测、 生物成像和治疗3个方面的应用进展, 并进一步总结了它们的发展现状包括生物毒性和生物医学应用的优缺点, 最后对其在生物医学领域的发展方向做出了展望. 我们期望多功能的金属石墨纳米囊能够为今后的临床生物医学应用提供可靠的纳米平台.     

碳纳米材料在生物医学领域的应用现状及展望

随着纳米技术的飞速发展,纳米材料已成为一种新型材料。纳米材料具有独特的物理化学性质,如小尺寸效应、巨大比表面积、极高的反应活性、量子效应等,这些特性使纳米科学成为当今世界三大支柱科学之一。碳纳米材料是纳米材料领域重要的组成部分,主要包括碳纳米管、富勒烯、石墨烯、纳米钻石及其衍生物等。由于其独特的理化特性,它们在生物医学领域具有广泛的应用前景。另外,随着碳纳米材料的产业化,各种形式的碳纳米材料将以不同途径进入人们的生活,纳米材料的生物安全性问题正受到世界各国科学家的广泛关注。本文综述了这四类碳纳米材料在组织工程、药物/基因载体、生物成像、肿瘤治疗、抗病毒/抗菌、生物传感等生物医学领域的应用现状以及存在的生物安全问题,最后,讨论了该领域未来的研究内容和方向以及亟待研究的重要问题。     

稀土纳米晶用于近红外区活体成像和传感研究进展

稀土纳米晶具有丰富的激发和发射波长,良好的化学和光稳定性、大Stokes位移等特点.近年来,稀土纳米晶在生物活体成像与传感领域的应用研究取得了迅速进展.通过纳米尺度的材料设计与合成,可以对稀土纳米晶的荧光效率、波长、寿命等光学性质,以及生物相容性、靶向性、响应性等生化性质进行精细调控,使其更好地适应于活体深组织的成像与分析.先概述活体荧光成像的技术特点与要求,然后介绍稀土纳米晶的一般组成、光学性质和荧光机理,随后详细讨论对稀土纳米晶光学和生化性质进行调控的方法,着重展示这些材料的设计和修饰在生物成像与传感领域的一些最新应用.通过总结最近的研究成果,期望能够为下一步的研究提供一些参考思路,以推进基于稀土纳米晶的生物成像与传感技术的临床转化和应用.     

石墨烯的生物医用研究进展

石墨烯及其衍生物在生物医学领域的应用愈来愈受到人们的关注,其研究领域已经涉及到生物传感、疾病诊断、药物和基因载体、抗菌和抗病毒、生物成像以及肿瘤的光热和光动力治疗、组织工程等。研究的热点也多集中在石墨烯的生物安全性和生物降解性及其衍生物的合成与制备,但至今仍有一些问题尚未解决。本文主要是介绍近几年有关石墨烯生物相容性及其在生物医学领域的研究进展,并对其发展前景进行了展望。     

多孔配位聚合物靶向亚细胞器用于生物成像和诊疗

由于外界环境和生活习惯的变化, 癌症病发率和死亡率日益攀升, 因此癌症防治问题亟待解决. 近年来报道了多种根据多孔纳米材料性质设计的用于体内肿瘤细胞的靶向药物. 金属有机框架(Metal-organic framework, MOF)和多孔配位笼(Porous coordination cage, PCC)由于其结构多样, 可设计性强, 且具有一定的可修饰性, 受到广泛的关注并得到了长足的发展. 虽然金属有机框架和多孔配位笼已经在气体吸附分离、 手性分离、 催化、 荧光与传感及导电等领域被广泛研究, 但在生物医学方面的应用还未得到充分开发. 本文总结了金属有机框架和多孔配位笼在生物体中成像和诊疗应用的研究工作, 并且指出了目前配位多孔聚合物在生物医学方面应用中存在的一些问题.     

纳米材料-蛋白质界面相互作用的分子机制

纳米材料由于其优异的性能在化工、电子、机械、环境、能源、航天等各个领域已经得到了广泛的应用,并且在生物医学方面的应用越来越受到重视。纳米材料-蛋白质界面相互作用是纳米生物医学领域重要的科学问题,对于纳米材料的生物医学应用以及生物安全性评价至关重要。蛋白质分子与纳米材料在界面的相互作用,一方面可以诱导蛋白质的构象、组装结构甚至功能的改变,另一方面可以引起纳米材料的表面亲疏水性、电荷性质等表面物理化学性质的改变。基于蛋白质与纳米材料相互作用检测技术及结果,本文从分子水平阐述了纳米材料与蛋白质分子在界面之间的相互作用机理及相应的结构与性质的变化,从而可以深化对两者之间复杂的相互作用机制的理解,对于推进纳米材料在生物医学的应用及健康、安全、持续发展具有重要意义。     

二维纳米材料用于生物传感的研究

生物传感技术广泛地应用于疾病诊断、临床治疗、环境监测、食品安全等领域。由于二维纳米材料具有独特的物理和化学性质,使其在生物传感领域的应用研究快速发展。本文首先介绍了二维纳米材料的晶体结构和合成方法,然后总结了基于比色、荧光、液滴微流控和微流控纸基等方法与二维纳米材料结合,应用于生物传感的最新研究进展,最后对未来的发展做出了展望。